Waterstof is zoals een Zwitsers zakmes: het kan voor honderd-en-een toepassingen worden gebruikt. Maar net dat is geen goed idee, want uitstootvrije ‘groene’ waterstof zal de komende decennia een schaars goedje worden. De transitie naar een duurzame, klimaatvriendelijke mondiale economie kan dan ook maar slagen als we er heel verstandig mee omspringen.

Waterstof is de prima donna van het periodiek systeem van de elementen. Het is het lichtste element, maar tegelijk – zeker op toepassingsvlak – is het een van de meest bijzondere. In zuivere moleculaire vorm (H2) kan het immers voor van alles en nog wat worden gebruikt. Van de opwekking van elektriciteit en de aandrijving van auto’s, schepen en vliegtuigen over de verwarming van gebouwen en de productie van staal tot de fabricage van kunstmest, ammoniak en andere chemicaliën.

Helaas komt waterstof in zuivere vorm nauwelijks voor op aarde. En dus moet het met energie worden gewonnen uit fossiele grondstoffen zoals aardgas, via een proces genaamd stoomreforming, of uit water via elektrolyse. Bijna alle waterstof wordt vandaag geproduceerd op de eerste manier, waarbij per kilogram waterstof liefst 9 kilogram CO2vrijkomt. Hoeft het nog gezegd dat de productie van deze zogeheten grijze waterstof allesbehalve klimaatvriendelijk is?

Onmisbaar voor beleidsmakers: de waterstofladder
Dan heeft de andere manier, elektrolyse, veel meer potentieel, ook al omdat de efficiëntie van deze vorm van waterstofproductie vergelijkbaar is met die van stoomreforming. Maar dan moet de elektriciteit waarmee water wordt gesplitst in water- en zuurstof natuurlijk wel zo koolstofarm mogelijk zijn. Enkel dan kunnen we echt spreken van ‘groene’ waterstof. Die voorwaarde vervullen is veel lastiger dan het vaak lijkt. Om de volledige waterstofproductie in de wereld van vandaag in een klap te vergroenen is een elektriciteitsproductie nodig a rato van 25 procent van de totale mondiale stroomopwekking. En dat moet dan allemaal koolstofneutrale stroom zijn, bijvoorbeeld uit hernieuwbare bronnen zoals zon en wind of uit waterkracht. Het mag duidelijk zijn dat die groene stroom er momenteel niet is en er in de nabije toekomst ook niet zal zijn – integendeel, nieuwe ‘groene’ capaciteit zal zoveel mogelijk worden ingezet om de economie te elektrificeren.

Dat betekent dat er dus keuzes moeten worden gemaakt. Tussen toepassingen die simpelweg niet kunnen worden gedecarboniseerd zonder groene waterstof, en toepassingen waarvoor wel duurzame alternatieven bestaan. Een voorbeeld uit de eerste categorie is de staalsector, waar momenteel steenkool wordt gebruikt om de zuurstof uit ijzererts te halen . Waterstof zou hier de rol van steenkool kunnen vervangen, elektriciteit niet. Een voorbeeld uit de tweede categorie is de (lichte) transportsector en de verwarming van gebouwen. Batterijen en warmtepompen, allebei dus gevoed met elektriciteit, zijn vanuit energetisch oogpunt veel efficiënter om respectievelijk lichte voertuigen aan te drijven en gebouwen te verwarmen. Het is dus niet omdat waterstof voor zowat alles kan worden gebruikt, dat dit ook moet gebeuren. Integendeel, terwijl sommige toepassingen van groene waterstof onvermijdbaar zijn, kunnen we andere maar beter vermijden. De Britse energiespecialist Michael Liebreich heeft dit overzichtelijk samengevat in een ‘waterstofladder’. Daarin staan de meest wenselijke toepassingen van waterstof bovenaan en de minder wenselijke onderaan. Het schema zou bij elke beleidsmaker die werkt rond energie (en dus waterstof) op zijn bureau moeten liggen.

Import uit ‘waterstoflanden’
De laatste jaren is het idee van een waterstofeconomie helemaal terug (van eigenlijk nog nooit weggeweest). Het werd voor het eerst geopperd in de jaren 70 en 80 als reactie op de oliecrisis, verdween dan weer naar de achtergrond om rond de millenniumwisseling weer op de voorgrond te treden. Vandaag wordt het idee – vaak vergezeld van de catchphrase ‘als je waterstof verbrandt stoot je alleen water uit’ – weer volop geopperd. En tegenwoordig is die ‘waterstofeconomie van de toekomst’ bij uitstek mondiaal. Daar zon en wind, zeker in een klein en vaak bewolkt land als België, schaars zijn worden er ambitieuze plannen gelanceerd om groene waterstof in te voeren vanuit gebieden waar hernieuwbare bronnen wel overvloedig aanwezig zijn en er ook genoeg ruimte is om deze te benutten. Denk aan landen zoals Australië, Marokko, Chili, Namibië en natuurlijk de Golfstaten. De groene waterstof zou daar in elektrolyzersworden geproduceerd en vervolgens via grote tankers over de wereld worden verspreid. Net zoals dat nu met aardolie en -gas gebeurt.

Dat klinkt allemaal heel mooi, maar dan moet de elektriciteitsmix in die ‘waterstoflanden’ wel groen genoeg zijn. En dat is makkelijker gezegd dan gedaan, want het behelst meer dan even een elektrolyzer aansluiten op een groot zonne- op windpark. Bij die aanpak wordt de elektriciteitsmix in de waterstof producerende landen immers niet vergroend, en blijft de broeikasuitstoot te hoog. Daarom moet eerst en vooral die mix verder worden gedecarboniseerd. Pas als de uitstoot daarvan laag genoeg is, kan hij dienen om koolstofarme of groene waterstof mee te produceren. Energie-experts hanteren daarvoor de grenswaarde van 140 gram CO2 per kilowattuur elektriciteit. Dat is hoe koolstofintensief de huidige productie van grijze waterstof ongeveer is. Om groene waterstof te kunnen produceren moet die waarde voor de elektriciteitsmix dus stevig daaronder blijven. Dat is een hele uitdaging, want in Europa ligt die momenteel op 216 g/kWh. En zelfs in de voornoemde toekomstige waterstoflanden ligt ze vaak zelfs nog ver boven de 140 h/kWh. De beste manier om de mondiale economie te vergroenen is dus eerst en vooral de broeikasuitstoot van de elektriciteitsmix verlagen.

Vlaamse innovatie in waterstoftechnologie
Ondertussen kan de efficiëntie van het elektrolyseproces nog worden omhooggetrokken. Innovatie in waterstoftechnologie is dus zeker nog gewenst en zelfs broodnodig. Op dit vlak gonst het in ons land van de activiteit. Zo heeft VITO/imec/EnergyVille de handen in elkaar geslagen met enkele grote Belgische bedrijven om de productie van waterstof via elektrolyse efficiënter te maken. Het doel is om ze te verhogen van 70 tot 80 procent. Dit gebeurt binnen het HYVE-project, waarin een kostenefficiënt en duurzaam technologieplatform wordt ontwikkeld voor een waterstofproductie op gigawattschaal. Daarnaast streeft WaterstofNet naar meer kennisdeling onder haar leden en verenigt het vele partijen die actief zijn op het gebied van waterstof.

België en vooral Vlaanderen zijn ook uitstekend gelegen om straks een belangrijke logistieke rol te gaan spelen in de ontluikende mondiale waterstofeconomie. Een studie van de Hydrogen Import Coalition, waarin behalve de Vlaamse zeehavens ook overheden en enkele grote bedrijven uit ons land samenwerken, toonde begin vorig jaar aan dat onze regio best ambitieus mag zijn in de internationale waterstofmarkt. Daarom werden ook al samenwerkingsverbanden afgesloten met landen zoals Oman, Namibië en Chili voor de toekomstige import van groene waterstof vanuit die landen naar de Vlaamse havens. In Oman werkt het Vlaamse bedrijf Deme zelfs mee aan de ontwikkeling van een plant voor groene waterstof met een capaciteit tot 500 megawatt. De installatie moet tegen 2026 operationeel zijn. De Belgische firma CMB bouwt, samen nog met andere bedrijven uit ons land, in Namibië mee aan een zonnepark waarmee eveneens vanaf 2026 jaarlijks lokaal een miljoen ton groene waterstof zal kunnen worden geproduceerd.

Voor Vlaanderen biedt groene waterstof mooie economische kansen en de acties die in 2021 zijn ondernomen moeten dus een vervolg krijgen in de komende jaren – en liefst in vergrote en versnelde vorm. Zonder groene waterstof zal het immers niet mogelijk zijn om tot een duurzame mondiale economie te komen. Want voor de decarbonisering van bijvoorbeeld de staalsector en diverse chemische sectoren bestaan er niet echt alternatieven – sectoren die bovendien cruciaal zijn voor de Vlaamse economie.

De droom van de waterstofeconomie is dus weer springlevend. Maar de veelzijdigheid van groene waterstof heeft dus ook een keerzijde. Doordat het voor zoveel toepassingen kan worden gebruikt, zal het de komende decennia een schaars goedje worden – hoeveel we er ook van zullen produceren. Er moet, kortom, heel verstandig mee worden omgesprongen. Enkel zo kan de droom worden gerealiseerd.

Gerrit Jan Schaeffer, General Manager van EnergyVille